光的成像让我们的世界生机勃勃

2022-4-19 00:01| 发布者: everydayness| 查看: 3328| 评论: 0

摘要: 在香港，一个带有摄像头和光束的遥感系统可以探测到高污染的汽车，并召唤司机进行排放测试。在波茨坦大学，一项研究表明太赫兹和微波光谱法如何用于半导体材料，并可能有助于预测太阳能电池的效率和损耗。韩国和美国 ...

在香港，一个带有摄像头和光束的遥感系统可以探测到高污染的汽车，并召唤司机进行排放测试。在波茨坦大学，一项研究表明太赫兹和微波光谱法如何用于半导体材料，并可能有助于预测太阳能电池的效率和损耗。韩国和美国的研究人员已经使用原位透射电子显微镜成像来观察钙钛矿太阳能电池结构的变化。

看到污染者

香港因空气质量差而臭名昭著，但执法计划可以帮助确定一个污染源 - 汽车 - 并将它们带入排放测试。香港启动了一项道路遥感计划，以检查汽车驶过时的车辆排放。使用双重方法，即检查排放，即CO2，CO，HC和NO），当车辆经过RS站点时，驾驶条件（即速度和加速度）和车牌号（用于获取车辆登记信息）测量两次。

“遥感设备使用传感器和光束来测量车辆驶过时废气中的化学浓度。摄像头记录车牌，因此可以识别车辆以进行检查和维修，“该研究的共同作者，悉尼科技大学（UTS）的John Zhou教授说。

UTS的研究人员与香港环境保护署（HKEPD）和香港职业训练局合作，评估香港遥感执法计划的准确性和有效性。他们检查了来自150多个监测站点的约290万辆汽车数量的数据。他们还研究了空气质量监测和底盘测功机测试数据。我们共识别了16 365辆高排放石油气及汽油车辆，并发出排放测试通知。其中，96.3%的高辐射器成功修复，并随后通过香港瞬态发射测试（HKTET）。只有1.4%的车辆未通过香港电子学习考试，2.3%的车辆没有参加考试，但由于司机失去驾照而被带离道路。

测试中的一些挑战包括减排点的保守设置，对单车道测量站点的需求以及柴油车辆中缺乏应用，但研究人员认为，随着更灵敏的遥感系统和垂直系统，这些问题将得到缓解。

使用光谱学预测太阳能电池性能

钙钛矿半导体是当今许多研究的焦点，因为它们价格低廉，易于加工并实现高效率。最近由15个参与研究机构进行的一项研究表明，如何使用太赫兹（TRTS）和微波光谱（TRMC）可靠地确定新半导体材料中电荷载流子的迁移率和寿命。

研究人员研究了电子和“空穴”的迁移率和寿命 - 使用太赫兹或微波辐射在没有接触光谱方法的情况下测量。然而，文献中发现的测量数据通常相差几个数量级。

联合工作的一个结果是使用太赫兹或微波光谱更精确地测定传输特性。“我们可以确定一些在实际测量之前必须考虑的神经点，这使我们能够更好地达成结果一致，”由Thomas Unold博士领导的HZB团队的Hannes Hempel博士说。

该研究的另一个结果是：通过可靠的测量数据和更先进的分析，还可以更精确地计算太阳能电池的特性。“我们认为，这项分析对光伏研究具有极大的兴趣，因为它预测了太阳能电池中材料的最大可能效率，并揭示了各种损失机制的影响，例如传输障碍，”Unold说。这不仅适用于钙钛矿半导体的材料类别，也适用于其他新的半导体材料，因此可以更快地测试其潜在的适用性。

显微镜技术揭示了钙钛矿太阳能的降解

虽然钙钛矿被认为是传统硅基太阳能电池的潜在替代品，但由于离子迁移引起的不稳定性限制了其商业可行性。先前的研究确定，当钙钛矿电池暴露在阳光下时，在结构中形成自由移动的离子空位并向电极迁移。在黑暗条件下，效应被逆转，离子再次在钙钛矿结构中重新分布。在太阳能电池运行期间，这种离子传输的重复循环会永久降解电池并导致电池寿命短。然而，由于离子迁移而在原子水平上的降解尚未被直接观察到。来自韩国和美国的研究人员使用基于显微镜的成像技术来观察原子水平的结构变化，提出了减少降解的策略。

研究人员使用了原位透射电子显微镜（TEM）成像技术。“这项工作为理解离子迁移和解决钙钛矿光电子学的不稳定性挑战提供了重要的见解，”领导这项研究的釜山大学机械工程系助理教授Min-cheol Kim解释说。

虽然电子显微镜具有在原子尺度上对结构进行成像的范围，但钙钛矿结构对外部电偏置（电压）的不稳定性使得监测其结构变化具有挑战性。诀窍是在稳定的电压下对钙钛矿进行成像。他们观察到钙钛矿晶体的晶格边缘逐渐消失，这表明结构的“非晶化”。与钙钛矿晶体的情况一样，观察到非晶化在黑暗条件下是可逆的。然而，使用TEM，研究人员注意到，当样品在50°C下进行温和加热时，重结晶速度更快。

“这项工作不仅证明了实现钙钛矿非晶化实时成像的能力，而且还提供了一种有效的方法来恢复与离子不稳定性相关的PSCs的退化性能，”Kim教授说。

诸如此类的最先进的研究技术的实施正在为材料和方法的改进铺平道路，有朝一日这将有助于进一步减少大气中的碳，从而使世界成为一个更环保的地方。